CONSIGNA TP1 - Teoría de la luz, Color y luz

Transcripción

1 CONSIGNA TP1 - Teoría de la luz, Color y luz Desarrollar una investigación teniendo como base el origen de la luz como fenómeno físico y su comportamiento. Dicho trabajo práctico requiere rigor en los datos técnicos recabados y la confección de gráficas que expliquen el comportamiento de la luz. Trabajo individual. Cuestionario: 1) Qué es la luz? 2) Definir y graficar: longitud, frecuencia y amplitud de onda. 3) Definir y graficar: Qué es el espectro electromagnético? Y Qué es el espectro visible. 4) Definir y graficar: Luz directa. Reflexión. Índice de reflexión. Tipos de reflexión. Luz Incidente 5) Definir y graficar: Absorción, transmisión, difusión, difracción. 6) Definir y graficar: Refracción. Ley de Snell. 7) Definición de Color Luz. 8) Definir: tono, brillo y saturación. 9) Definir y graficar: Síntesis aditiva y síntesis sustractiva. 10) Definir y graficar: Temperatura de Color. Colocar la escala de temperatura color. 11) Termocolorímetro: función y aplicación. 12) Qué es el sistema Munsell? 13) A qué se llama Diagrama de Cromaticidad CIE 2

2 TEORÍA DE LA LUZ, COLOR Y LUZ 1. Qué es la luz? La luz se podría definir como una radiación que se propaga en forma de ondas. Estas ondas que se dispersan en el vacío se llaman ondas electromagnéticas. Por lo cual, es factible exponer que la luz es una radiación electromagnética. (Herrera, Moncada y Valdés, 2009) Sin embargo, el diccionario apela a una definición más cotidiana en la que aduce a la forma de energía que ilumina las cosas y las hace visibles. De tal modo, aplicado al color, la luz al igual que el sonido, es una combinación de "tonos" de diferente frecuencia. 2. Definir y graficar: longitud, frecuencia y amplitud de onda. - Longitud de Onda: La longitud de una onda describe cuán larga es la onda. La distancia que existente entre dos crestas o valles consecutivos es lo que llamamos longitud de onda. Así pues, La longitud de onda es inversamente proporcional a la frecuencia de la misma. Una longitud de onda larga corresponde a una frecuencia baja, mientras que una longitud de onda corta corresponde una frecuencia alta. (Russel, 2006) - Frecuencia de Onda: La frecuencia de un campo, señal u onda electromagnética es el número de ciclos (paso de una polaridad a otra y vuelta a la primera) que realiza en cada segundo. La frecuencia tiene una relación inversa con el concepto de longitud de onda a mayor frecuencia menor longitud de onda y viceversa. ( ) - Amplitud de Onda: la amplitud de onda es la máxima separación entre las posiciones opuestas de una ondulación completa, es decir entre la 'cima' y el fondo o 3

3 convexidad y concavidad de este movimiento ondulatorio. Se relaciona con la capacidad de reflexión de las superficies coloreadas. La mayor amplitud de onda está en proporción directa con la claridad de las escalas o marchas del brillo. ( ) 3. Definir y graficar: Qué es el espectro electromagnético? Y Qué es el espectro visible. - Espectro Electromagnético: Se denomina espectro electromagnético a la distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas. Direccionado a un objeto, se denomina espectro electromagnético a la radiación electromagnética que emite (espectro de emisión) o absorbe (espectro de absorción) una sustancia. El espectro electromagnético se extiende desde la radiación de menor longitud de onda, como los rayos gamma y los rayos X, pasando por la luz ultravioleta, la luz visible y los rayos infrarrojos, hasta las ondas electromagnéticas de mayor longitud de onda, como son las ondas de radio. (Casanova, 2012) - Espectro Visible: El espectro visible de luz es el espectro de radiación electromagnética que es visible para el ojo humano. Va desde una longitud de onda de 400 nm hasta 700 nm. Son las ondas que componen lo que llamamos luz visible. Cuando estamos viendo un objeto, es porque ese objeto está siendo iluminado por la luz visible. (Casanova, 2012) 4. Definir y graficar: Luz directa. Reflexión. Índice de reflexión. Tipos de reflexión. Luz Incidente 4

4 - Luz Directa: Se denomina luz directa, a la luz en la cual el rayo se dirige desde la fuente de luz hacia la superficie propagándose de forma lineal. Si en el rayo de luz no interfiere ningún obstáculo, al punto en la superficie se le considera iluminado directamente. - Reflexión: La reflexión es una modificación que se produce en la dirección de una onda o de un rayo. Dicho cambio tiene lugar en el espacio que separa dos medios, lo que hace que la onda o el rayo vuelva a su medio original. La reflexión ocurre cuando los rayos de luz que inciden en una superficie chocan en ella, se desvían y regresan al medio que salieron formando un ángulo igual al de la luz incidente. - Índice de Reflexión: El rayo incidente, la normal y el rayo reflejado se encuentran en el mismo plano, estando el rayo incidente y el reflejado en lados opuestos a la normal. El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión. 5

5 - Tipos de Reflexión: - Difusa: Este tipo de reflexión ocurre cuando el material sobre el que inciden los haces luminosos es rugoso, no sólo al tacto, sino a un nivel microscópico. Algunos ejemplos de este tipo de superficie son el papel, el hielo, superficie de un río, etc. Los haces de luz viajan paralelos entre sí, pero al entrar en contacto con la superficie todos los rayos son reflejados en distintas direcciones lo que provoca una imagen distorsionada, con los bordes poco claros. Este fenómeno se debe a que cada una de las paredes del material poroso reflejará el haz de luz en el mismo ángulo en que el rayo incidió sobre ella pero no todos los rayos incidirán en la misma dirección, por lo que obviamente todos los rayos serán reflejados en distintas direcciones. Una superficie de perfecta reflexión difusa, reflejará la luz en todas direcciones de igual forma. (Herrera, Moncada y Valdés, 2009) - Especular: Este tipo de reflexión ocurre cuando el material sobre el que inciden los haces luminosos es perfectamente liso y pulido, no sólo al tacto, sino a un nivel microscópico. Algunos ejemplos de este tipo de superficie son los espejos, los metales, vidrios polarizados, etc. Los haces de luz viajan paralelos entre sí y, al entrar en contacto con la superficie todos los rayos son reflejados en la misma dirección lo que provoca una imagen nítida, con los bordes bien definidos. Este fenómeno se debe a que todos los puntos del material están perfectamente alineados, por lo que cada uno de los rayos chocará con ellos con el mismo ángulo de incidencia por lo que todos los haces de luz reflejados tendrán la misma dirección. Una superficie de perfecta reflexión especular, reflejará la luz en una única dirección. (Herrera, Moncada y Valdés, 2009) 6

6 - Luz Incidente: Luz incidente es la que llega a la superficie de un sujeto. Por lo contrario, la luz que el objeto devuelve es la luz reflejada. 5. Definir y graficar: Absorción, transmisión, difusión, difracción. - Absorción: En física, la absorción de la radiación electromagnética es el proceso por el cual dicha radiación es captada por la materia. Cuando la absorción se produce dentro del rango de la luz visible, recibe el nombre de absorción óptica. En general, todos los materiales absorben en algún rango de frecuencias. Aquellos que absorben en todo el rango de la luz visible son llamados materiales opacos, mientras que si dejan pasar dicho rango de frecuencias se les llama transparentes. Es precisamente este proceso de absorción y posterior reemisión de la luz visible lo que da color a la materia. - Transmisión: La transmisión ocurre cuando la luz atraviesa una superficie u objeto. Hay 3 tipos de transmisión: directa, difusa o selectiva. 1. Transmisión directa: es cuando la luz atraviesa un objeto y no se producen cambios de dirección o calidad de esa luz. Por ejemplo, un vidrio o el aire. 2. Transmisión difusa: se produce cuando la luz pasa a través de un objeto transparente o semi-transparente con textura. Por ejemplo, un vidrio esmerilado o un papel manteca. La luz en vez de ir en una sola dirección es desviada en muchas direcciones. La luz que es transmitida de manera difusa va a ser más suave, va a tener menos contraste, va a ser menos intensa, va a generar sombras más claras y una transición más suave entre luz y sombra que la luz directa. 3. Transmisión selectiva: se produce cuando la luz atraviesa un objeto de color. Parte de la luz va a ser absorbida y parte va a ser transmitida por ese objeto. En el ejemplo de abajo la luz blanca (rojo, verde y azul) pasa a través de una 7

7 superficie roja. El verde y el azul son absorbidos y solo es transmitido el rojo. Por lo tanto del otro lado de esa superficie vamos a ver luz roja. - Difusión: La difusión de la luz es la dispersión de la luz directa. Se logra haciéndola pasar a través de un material no transparente o rebotándola en una superficie semi-reflectante. La difusión de la luz es comúnmente utilizada por los fotógrafos para crear una luz más "suave". Esto es favorecedor para los sujetos que están siendo fotografiados, ya que hace que las sobras sean menos marcadas. - Difracción: La difracción ocurre cuando las ondas pasan a través de pequeñas aberturas, alrededor de obstáculos o por bordes afilados. Cuando un objeto opaco se encuentra entre la fuente puntual de luz y el recorrido de la onda lumínica. 6. Definir y graficar: Refracción. Ley de Snell. - Refracción: Cuando la luz pasa de un medio transparente a otro se produce un cambio en su dirección debido a la distinta velocidad de propagación que tiene la onda incidente en los diferentes materiales. A este fenómeno se le llama refracción. 8

8 - Ley de Snell: La ley de Snell (también llamada ley de Snell-Descartes) es una fórmula utilizada para calcular el ángulo de refracción de la luz al atravesar la superficie de separación entre dos medios de propagación de la luz (o cualquier onda electromagnética) con índice de refracción distinto. La misma afirma que la multiplicación del índice de refracción por el seno del ángulo de incidencia es constante para cualquier rayo de luz incidiendo sobre la superficie separatriz de dos medios. Aunque la ley de Snell fue formulada para explicar los fenómenos de refracción de la luz se puede aplicar a todo tipo de ondas atravesando una superficie de separación entre dos medios en los que la velocidad de propagación de la onda varíe. 7. Definición de Color Luz. Los colores producidos por luces (en el monitor de nuestro ordenador, en el cine, televisión, etc.) tienen como colores primarios, al rojo, el verde y el azul (RGB) cuya fusión de estos, crean y componen la luz blanca, por eso a esta mezcla se le denomina, síntesis aditiva y las mezclas parciales de estas luces dan origen a la mayoría de los colores del espectro visible. 8. Definir: tono, brillo y saturación. - Tono: El tono (a veces llamado matiz) es la cualidad que distingue los colores por la longitud de onda de la luz que se percibe como dominante. Coloquialmente se emplea el término color como sinónimo de tono, pues es la propiedad por la que se nombran y diferencian los colores. 9

9 - Brillo: El valor (luminosidad o brillo) es el atributo por el que se distingue un color claro de uno oscuro según su posición relativa en una escala de grises. En esta escala de grises el blanco es el valor más alto, el más luminoso, y el negro el valor más bajo, el más oscuro. - Saturación: La saturación (también llamada croma) es la propiedad que define el grado de intensidad de un color con respecto al gris, blanco o negro (saturación cero). Un color saturado (con croma alto) es aquel color calificado con adjetivos como intenso, vivo o puro. A los colores con croma bajo o poca saturación, a los colores apagados, se les denomina colores neutros. 9. Definir y graficar: Síntesis aditiva y síntesis sustractiva. - Síntesis Aditiva: la síntesis aditiva, hablamos de la formación de los colores a través de la suma de diferentes luces en sus distintas longitudes de onda. La síntesis aditiva hace referencia a la adición de color, considerando el blanco como la suma de toda luz en máxima proporción del espectro visible (Modelo RGB = Color Luz). (Makertan, 2014) - Síntesis Sustractiva: La síntesis sustractiva, nos estamos refiriendo a la obtención de colores por mezclas de pigmentos. De hecho, se llama sustractiva porque al ir añadiendo colores pigmento, sustrae el color. Los colores primarios de la síntesis sustractiva serán los colores complementarios de la síntesis aditiva. Los colores sustractivos primarios (cian, 10

10 magenta y amarillo) son los que se crean mediante la absorción de ciertas longitudes de ondas. Cuando la luz blanca toca un material o una superficie, los pigmentos de colores de esa superficie absorben todas las ondas de la luz excepto las de sus colores, que son reflejados y percibidos por el órgano de la visión. (Makertan, 2014) 10. Definir y graficar: Temperatura de Color. Colocar la escala de temperatura color. - Temperatura de Color: La temperatura de color de una fuente de luz se define comparando su color dentro del espectro luminoso con el de la luz que emitiría un cuerpo negro calentado a una temperatura determinada. Sin embargo, existe una explicación un más académica la cual explica que un cuerpo teórico llamado cuerpo negro, el cual no absorbería ni reflejaría ninguna frecuencia lumínica, pero es capaz de irradiar luz según aumente su temperatura. Por cada temperatura a la que se caliente dicho cuerpo, emitirá una determinada longitud de onda (color) que tendrá una energía máxima. (2015) 11

11 11. Termocolorímetro: función y aplicación. Un termocolorímetro es un aparato que se utiliza en fotografía para medir la temperatura de color de una fuente luminosa. Si se le proporcionan los datos necesarios, un termocolorímetro permite además saber qué filtros o correcciones hay que hacer para neutralizar las dominantes que puedan aparecer. Físicamente es parecido al exposímetro. 12. Qué es el sistema Munsell? El sistema de Color de Munsell fue elaborado por el pintor y profesor de arte Albert Henry Munsell en su libro Atlas of the Munsell Color System (Atlas del sistema de color Munsell) en el año Es una manera "racional de describir color" que usaría la notación decimal clara en lugar de muchos nombres de color que el autor considerara "tonto" y engañoso. Se basa en una disposición ordenada en sólido tridimensional formado por tres ejes correspondientes al tono o matiz (la longitud de onda dominante del color y la cualidad que lo distingue de los demás), al valor, luminosidad o brillo (claridad u oscuridad) y a la saturación (intensidad o pureza). El matriz se identifica del 0 a 100 y su símbolo es la H, el rango del Brillo es de 0 a 10 y su símbolo es V, la Intensidad tiene la escala de saturación de un color. Los colores no representados por muestras reales en este sistema pueden ser identificados mediante números intermedios. (2009) 13. A qué se llama Diagrama de Cromaticidad CIE? El Sistema CIE Sistema CIE se basa en las pautas físicas de longitud de onda, pureza de excitación e intensidad luminosa, que representan variables específicas y universales. También llamado Sistema ICI, se basa en datos de medición con los 12

12 cuales los colores pueden ser conseguidos mezclando las proporciones adecuadas de los tres colores primarios aditivos: rojo, verde y azul. Para asegurar una exactitud completa, todos los factores implicados en la obtención de las mediciones están estrictamente estandarizados. Los resultados obtenidos son trasladados al llamado "diagrama cromático" o Diagrama CIE. Para expresar un color según este sistema, se tienen en cuenta los siguientes factores: Cuanto más puro es un color (mayor saturación), más cerca estará del límite externo del diagrama; en cambio, cuanto más bajo sea su grado de saturación (más diluido en gris), más cercana será su posición con respecto al punto neutro. En el Diagrama CIE, un color dado aparece indicado en relación con todos los demás colores, sin embargo, al ser solo una representación bidimensional de color, este tipo de diagrama únicamente indica dos de las cualidades de un color: el tono y la saturación. El tono está especificado en función de la longitud de onda dominante. Para encontrar ésta, el punto de posición del color en el diagrama es unido con el punto neutro mediante una línea recta. Esta línea es entonces prolongada hasta que corta la línea en forma de herradura que limita el diagrama. La longitud de onda representada por este punto de intersección de las dos líneas es la longitud de onda dominante para el color en cuestión. Si este color pertenece a los magentas o púrpuras (que no tienen longitud de onda propia al no aparecer en el espectro), la línea que une posición de color con punto neutro se extiende más allá del punto neutro, hasta encontrarse con la línea en forma de herradura. En este caso, el tono viene dado en función de las longitudes de onda de su complementario en verdes o azules-verdes. (2009) 13

13 BIBLIOGRAFÍA Casanova, Verónica (2012) Espectro Electromagnético y Luz Visible Astrofísica y Física. Revista Científica Web. Recuperado de: Definición.de ( ) Glosario científico virtual. Disponible en: Delyarte (2009) Sistemas de Color: Munsell y CIE. Página Web. Disponible en: Herrera, Macarena. Moncada, Felipe. Valdés Pablo. (2009) Unidad 2: La Luz en Física 1, Educación Media. Santillana del Pacifico, Ediciones. Santiago, Chile. Makertan (2014) Síntesis Aditiva y Sustractiva en El Color. La Prestampa, web blog. Recuperado de: MuchosLeds.com (2015) Temperatura de Color. Página Web. Disponible en: Russel, Randy (2006) Longitud de Onda en Ventanas al Universo. Física. Recuperado de: sp Universidad Politécnica de Madrid (2010) Unidad 23: Naturaleza de la Luz. Cartilla de apoyo para la preparación de los estudios de Ingeniería y Arquitectura. Física (Preparación a la universidad) [PDF] Disponible en: 14

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